Question

2007年12月22日11时30分，在汪洋大海中沉睡800多年的“南海一号”成功出水（见图）．“南海一号”实现的是“双保险”式整体打捞．在起浮阶段，由长100多米的亚洲第一吊之称，最大起重能力4000吨的大型吊船“华天龙”把装着“南海Ⅰ号”的沉箱（刚板焊成）吊起；由可潜入水面以下20米左右的全潜船“重任1601”匀速排水，从而使“南海一号”缓缓起浮．装着“南海Ⅰ号”的沉箱在水中重约2800吨，完全出水后重约4800吨．
分析材料，回答问题：
“沉箱”出水后受到哪些力作用？（可画示意图）
“全潜船”向外“排水”的目的是________；
“沉箱”完全在海水中受到的浮力是________N．
“全潜船”和“沉箱”为什么均由很厚的刚板制成？

Answer 1

逐渐减小全潜船自身的重力    2×10⁷
分析：（1）先对“沉箱”进行受力分析，然后根据重力的方向总是竖直向下、竖直向上绳的拉力和竖直向上的支持力，过重心表示出重力、拉力和支持力的方向；
（2）类比潜水艇的原理分析“全潜船”向外“排水”的目的；
（3）“沉箱”完全在海水中受到的浮力等于它在空气中的重力，减去在水中时的视重；
（4）根据液体压强随随深度的增加而增大进行分析．
解答：解：（1）“沉箱”受到竖直向下的重力、竖直向上绳的拉力和竖直向上的支持力的作用．如图所示：
（2）“全潜船”向外“排水”的目的是逐渐减小全潜船自身的重力；
（3）“南海一号”的沉箱在空气中的重力：
G=mg=4.8×10⁶kg×10N/kg=4.8×10⁷N，
“南海Ⅰ号”的沉箱在水中的重力：
G_视=m′g=2.8×10⁶kg×10N/kg=2.8×10⁷N
F_浮=G-G_视=4.8×10⁷N-2.8×10⁷N=2×10⁷N；
（4）因为海水越深，压强越大，“全潜船”和“沉箱”在水下20多米需要刚板能抵抗水对它生产的很大压力，所以“全潜船”和“沉箱”由很厚的刚板制成．
答：（1）如图所示；
（2）逐渐减小全潜船自身的重力；
（3）2×10⁷；
（4）因为海水越深，压强越大，“全潜船”和“沉箱”在水下20多米需要刚板能抵抗水对它生产的很大压力，所以“全潜船”和“沉箱”由很厚的刚板制成．
点评：本题考查力的示意图、阿基米德原理、物体沉浮条件的应用、潜水艇的原理以及材料的特点，利用好称重法求浮力是本题的关键．